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生命之源:能量、演化與複雜生命的起源

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thevitalquestion

在地球上出現的生命形式,到底是一個偶然,還是宇宙定律下的必然?

繼《生命的躍升》、《能量、性、死亡》後,
生化學大師尼克‧連恩 (英國倫敦大學學院榮譽教授) 又一力作
窮盡一生對生命如何發展而成的大哉問

第一個原始生命誕生之後,長達二十五億年的時光,這些單細胞生物基本上並無多大改變,仍維持原核型態。然而,在這生命演化的四十億年時光裡,僅僅一次,生命出現了跳躍性的成長,發展出前所未見的複雜性。在這之後所有的複雜多細胞生物,從香菇到人類,不僅出現令人費解、不同於原始細菌的生物特徵,如有性生殖、細胞凋零等,更甚,若是在顯微鏡下檢視這兩者的細胞,除了香菇有細胞壁之外,其他真核細胞的特徵皆一應俱全,無法輕易分辨兩者。為什麼只有真核細胞可以有這麼多樣的演化?以及為什麼這樣激烈的演化是如何、又為何發生的呢?

尼克連恩認為答案在於「能量」:地球上所有生命的代謝與存活皆需要耗費相當高能的能量。連恩以進化論為基礎,結合了前沿研究當中能量轉換與細胞生物學的關係,從中討論生命的起源到多細胞生物的出現,並提供一個嚴謹的論證,同時加深我們對於「活著」與「死亡」在生物意義上的見解。

生命為何物?大哉問!

(摘錄自然科學博物館-古生物學家程延年教授審定序)

科學家中,眾多隱士高手,沉迷於「登山」,攀大山。超越巔峰,數十年如一日,持續夢想著征服心目中珠穆朗瑪峰的聖山,一探生命中最神祕的國度!本書《生命之源》(The Vital Questions)登峰造極,當絕大多數研究學者,焦點在 DNA 遺傳密碼,探究這群複製分子到底如何演化?連恩教授則慧眼獨具,直言︰笨蛋,是能量啊!

生命本質,是細胞中的代謝化學,以及穩態的汲取養分,排出廢棄物質。沒有能量的「訊息」是一無用處的,就像是拔掉插頭的電腦,訊息將無法啟動執行任何事!這位倫敦大學學院的大師,花費二十年的時光,建構他的「生命的大能量」理論,誠然是原創研究者,思考大家,耐性十足。更讓人欣羨的,他也是具有獨特品味、風格的一位科普作家。在作者、科學本質,與讀者的三角關係中,連恩教授文筆清晰、易懂─即令,科學本體所探究的是更為深奧迷離;而讀者,將會在這趟攀登之旅中,驚艷於那出人意表的、非傳統式的生命科學新觀點,並且肯定會受益匪淺。

岩石、空氣與水,如何在「原湯」的初始地球,相互併合,崛生出最雛形的生命形式─生命何以如是現身?為什麼「複雜」的生命(像是動物與植物),演化自單一個祖型細胞?並且,在我們星球中,就僅僅演化出現一次?是必然抑或偶然?為什麼有「性」?而且僅存有兩性,而非三性,或多性別。為什麼我們會年華老去,會凋零,最終面臨肉身死亡?這中間,最核心的概念是︰「複雜生命」到底是如何崛生而起的?

而有關「生命起源」的議題,長久以來,可以視為「搖椅上的喃喃自語」─ 我們或許永遠不會知道,因此,不會太嚴肅的正視!我們或許依然想像它被監禁在暗室的牢籠中,沒有證據會浮現。這將是大錯特錯!近二十年來,強而有力的證據,在不同領域中崛起、一一浮現─跨界於遺傳學、地質學、生物化學與分子生物學。而這本書,提呈了所有堅實的證據,並且跨界、整合、串聯各項理論,緊密嫁接,將會面對著具備更寬廣知識背景的讀者群。假若,連恩教授所建構的思維體系是正確的話,它將有如哥白尼革命一般的重要,甚或更為驚世!

連恩教授追隨著威廉.馬丁博士,這位演化生物學家的印記,指出在數十億年前,一次偶然、意外的內共生作用(房東與房客的糾葛),在演化大樹上,造就了互相融合、而非分支的新結局。新房客提供了「能量」的租金,房東(宿主)交換了穩適的床位。房東/房客利用額外的收入,得以承擔更為複雜紅塵的投資。雙棲雙宿,牠們存活、繁衍、複製,並且演化。這個新房客,人們稱呼它為「線粒體」(在植物中,牠們變身為葉綠體)。每個細胞中,富含上千個能量的工廠,複雜細胞的每一個基因,擁有了加倍(至二十萬倍)的能量!

生命布妥了舞台,形成了更大的基因體與無礙的演化大道。連恩教授針對生命起源的大哉問,又如何獨創嶄新的概念?他揚棄傳統、經典,那一汪「溫暖小池塘」,達爾文式的臆測 ─ 無生命物質,經由一道閃光雷擊,絕無可能融合成大分子,一如一堆的磚頭,經由一場暴風雨,無法建構起一個房子!連恩追隨先驅地質學家麥克.羅素教授洞見的洋底岩層,那兒有著炙熱、煉獄式、富含礦物質的水域─序列布陳的「深海熱液噴發口」。能量源源不絕的,來自地殼內部,富含各種養分。更重要的是,自然溫度與能量梯度,正適合於大分子的形成─一堆磚塊,終將在漫漫百萬年計的「地質時間」中,終於有可能形成一間適居的房子!更進一步,探針深入了更深奧的內情。生命,崛生於深海一個自然的「質子梯度-質子動力學」,連恩宣稱,一如 DNA 的宇宙遍存,質子梯度必然是一個「宇宙遍存的特質」,是生命最初始可能的搖籃!

作者簡介:

尼克‧連恩

連恩為演化生化學家,目前為英國倫敦大學學院的榮譽教授。他的研究主題為演化生化學及生物能量學,聚焦於生命的起源與複雜細胞的演化。除此之外,他也是倫敦大學學院線粒體研究學會的創始成員,並領導生命起源的研究計畫。連恩出版過三本叫好又叫座的科普書,至今已被翻譯為二十多國語言。2010年,他以《生命的躍升》獲得科普書最高榮譽──英國皇家學會科學圖書大獎,而他的另一本著作《能量、性、死亡》則入圍上述大獎的決選名單,以及《泰晤士高等教育報》年度年輕科學作家的候選名單,同時也被《經濟學人》提名為年度好書。連恩對於生化學和演化生物學的貢獻在2015年更獲得英國生化學會獎肯定。連恩現定居於倫敦,關於更多他的資訊,請造訪他的個人網站:www.nick-lane.net

本文由貓頭鷹出版社授權推薦

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